4.lists(双向链表)

一.概述

　　是一个线性链表结构，它的数据由若干个节点构成，每一个节点都包括一个信息块（即实际存储的数据）、一个前驱指针和一个后驱指针。它无需分配指定的内存大小且可以任意伸缩，这是因为它存储在非连续的内存空间中，并且由指针将有序的元素链接起来。由于其结构的原因，list 随机检索的性能非常的不好，因为它不像vector 那样直接找到元素的地址，而是要从头一个一个的顺序查找，这样目标元素越靠后，它的检索时间就越长。检索时间与目标元素的位置成正比。

　　虽然随机检索的速度不够快，但是它可以迅速地在任何节点进行插入和删除操作。因为list 的每个节点保存着它在链表中的位置，插入或删除一个元素仅对最多三个元素有所影响，不像vector 会对操作点之后的所有元素的存储地址都有所影响，这一点是vector 不可比拟的。

二.特点

(1) 不使用连续的内存空间这样可以随意地进行动态操作；
(2) 可以在内部任何位置快速地插入或删除，当然也可以在两端进行push和pop 。
(3) 不能进行内部的随机访问，即不支持[ ] 操作符和vector.at() ； 

Lists将元素按顺序储存在链表中，与向量(vectors)相比，它允许快速的插入和删除，但是随机访问却比较慢.。

C++标准规定：每种的容器都必须提供自己的迭代器，容器提供的一些函数以获得迭代器并以之遍历所有元素，而迭代器就是容器提供的一种遍历的方式，其本质上是一个指针。

三.常用API

assign()	给list赋值
back()	返回最后一个元素
begin()	返回指向第一个元素的迭代器
clear()	删除所有元素
empty()	如果list是空的则返回true
end()	返回末尾的迭代器
erase()	删除一个元素
front()	返回第一个元素
get_allocator()	返回list的配置器
insert()	插入一个元素到list中
max_size()	返回list能容纳的最大元素数量
merge()	合并两个list
pop_back()	删除最后一个元素
pop_front()	删除第一个元素
push_back()	在list的末尾添加一个元素
push_front()	在list的头部添加一个元素
rbegin()	返回指向第一个元素的逆向迭代器
remove()	从list删除元素
remove_if()	按指定条件删除元素
rend()	指向list末尾的逆向迭代器
resize()	改变list的大小
reverse()	把list的元素倒转
size()	返回list中的元素个数
sort()	给list排序
splice()	合并两个list
swap()	交换两个list
unique()	删除list中重复的元素

四.示例Demo

1) 使用迭代器遍历当前list元素

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <list>

using namespace std;
#pragma warning(disable:4996)

/*
const int arraysize = 10;
int ai[arraysize] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int *begin = ai;
int *end = ai + arraysize; // end指向的是9后面的空间
for (int *pi = begin; pi != end; ++pi)
{
    cout << *pi << "";
}
*/


// 使用迭代器遍历当前链表1
void printlist(list<int> &l)
{
    for (list<int>::iterator p = l.begin(); p != l.end(); ++p)
    {
        cout << "current item is: " << *p << endl;
    }
}

// 使用迭代器遍历当前链表2
void printlist2(list<int> &l)
{
    list<int>::iterator current = l.begin();                      // 返回第一个元素的迭代器，头指针，迭代器本质上就是一个指针
    while (current != l.end())                                    // l.end() 代表末尾迭代器 尾指针
    {
        cout <<"current item is: " <<*current << endl;
        current++;
    }

}


int main() {
    

    list<int> l;

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        l.push_back(i + 1);
    }

    cout << "current list size is: " << l.size() << endl;
    printlist(l);

    printf("----------------------------------------
");

    list<int> s;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        s.push_front(0);
    }

    list<int>::iterator s_iterator = s.begin();                     // 从链表中取出链表的开头，赋值给迭代器，初始位置为0
    s_iterator++;
    s_iterator++;
    s_iterator++;                                                   // 当前迭代器运行到3号位置(从0开始)
    s.insert(s_iterator, 5);                                        // 在3号位置插入

    printlist2(s);

    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

current list size is: 5
current item is: 1
current item is: 2
current item is: 3
current item is: 4
current item is: 5
----------------------------------------
current item is: 0
current item is: 0
current item is: 0
current item is: 5
current item is: 0
current item is: 0
current item is: 0
current item is: 0
current item is: 0
current item is: 0
current item is: 0

2) 链表元素为结构体或结构体指针

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <list>

using namespace std;
#pragma warning(disable:4996)


struct Teacher {
    char name[20];
    int age;
};


// 使用迭代器遍历当前链表
void printlist(list<Teacher*> &l)
{
    for (list<Teacher*>::iterator p = l.begin(); p != l.end(); ++p)
    {
        Teacher *teacher = *p;
        cout << "Teacher, name is: " << teacher->name << ", age is: " << teacher->age << endl;
    }
}


// 使用迭代器遍历当前链表
void printlist2(list<Teacher> &l)
{
    list<Teacher>::iterator current = l.begin();                      // 返回第一个元素的迭代器，头指针，迭代器本质上就是一个指针
    while (current != l.end())                                          // l.end() 代表末尾迭代器 尾指针
    {
        Teacher teacher = *current;
        cout << "Teacher, name is: " << teacher.name << ", age is: " << teacher.age << endl;
        current++;
    }

}



int main() {
    
    Teacher t1, t2, t3;
    strcpy(t1.name,"jack");
    t1.age = 11;
    strcpy(t2.name,"mike");
    t2.age = 22;
    strcpy(t3.name,"tom");
    t3.age = 33;

    list<Teacher> l;
    l.push_back(t1);
    l.push_back(t2);
    l.push_back(t3);

    printlist2(l);
    
    printf("------------------指针元素-------------------
");
    list<Teacher *> m;
    m.push_back(&t1);
    m.push_back(&t2);
    m.push_back(&t3);

    printlist(m);
    
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

Teacher, name is: jack, age is: 11
Teacher, name is: mike, age is: 22
Teacher, name is: tom, age is: 33
------------------指针元素-------------------
Teacher, name is: jack, age is: 11
Teacher, name is: mike, age is: 22
Teacher, name is: tom, age is: 33